
2025年7月,生命与环境科学学院2023级生物学博士研究生韩雨良在导师陈涛教授、张俊成副教授的指导下,以第一作者身份在Plant Biotechnology Journal中以封面论文的形式发表题为Parental Specific Expression by scRNA-Seq Reveals HaWRKY40 Contributing to Heterosis of Sunflower的创新成果。

杂交是现代作物育种中最常用的技术之一,杂交种相较于其亲本往往表现出更加优越的表型特征,比如具有更强的抗病性和更高的产量。然而,杂种优势的潜在的生物学机制仍然令人感到困惑。本研究利用单细胞转录组测序技术(ScRNA-seq)构建了向日葵研究历史上首个叶片单细胞转录组图谱,通过比较和分析两个栽培向日葵亲本2399B和2399R以及它们的杂交子代2399F,我们首次在细胞层面解析了向日葵杂种优势机制。研究表明,向日葵杂合子代中参与碳代谢、蛋白合成的基因其转录模式发生了大规模重编程,并发现部分基因在特定细胞类群中表现出杂合偏好性。由此表征了一个调控叶肉细胞发育和杂合性维持的关键因子HaWRKY40,其杂合状态显著影响了后代的生长表型。综上所述,该研究首次绘制了向日葵单细胞转录组图谱,并结合代谢组学和单细胞转录组学数据分析了向日葵杂种优势的成因,为从单细胞水平理解杂种优势机制提供了新视角,并为作物定向改良提供了精准育种策略蓝图。
作者在新疆大田统计表型时拍摄的照片,成为了当期杂志的封面
论文原文链接:
Parental Specific Expression by scRNA- Seq Reveals HaWRKY40 Contributing to Heterosis of Sunflower
阅读原文:
https://www.kdocs.cn/l/cdWuKinR4pnm?f=301
韩雨良,生命与环境科学学院
2023级生物学博士生
2023年硕士毕业后,我有幸留在杭州师范大学陈涛教授课题组继续攻读博士学位。在此期间我们依靠现有种质资源,围绕向日葵生长发育、逆境胁迫等方面展开研究。由于向日葵是全球最重要的杂交作物之一,其产量、抗病性、营养成分等性状在杂交育种之后往往得到了质的飞跃,这在生物学中称为子代的杂种优势。我们以此为切入点,利用分子生物学与生物信息学领域的新兴技术——单细胞转录组测序技术,以全新的视角系统探究了向日葵杂种优势的机制与成因。
然而,生物学的研究往往不是一帆风顺的。在数据分析过程中,由于我刚刚接触单细胞测序技术,加上世界范围内向日葵的研究基础比较薄弱,比不上水稻大豆等热门作物,我常常感到力不从心,研究工作一度陷入僵局。好在张俊成老师、蔡茂红老师和陈涛老师常常鼓励我,并给出了切实可行的指导意见。在他们的耐心指导下我终于完成了这项研究工作,并顺利发表在国际著名植物学期刊Plant Biotechnology Journal上。
在文章见刊后不久,我收到了来自杂志编辑部的邮件,他们对我们的研究工作非常重视,并邀请我提供一张相关图片来当作本期杂志的封面。我对此倍感惊喜,但又有些惶恐。在我的印象中,高水平期刊的封面都是巧妙构思加上精雕细琢的,往往一张图片就道尽了自然之美与其研究价值。先前我在欣赏这些封面时总是心存羡慕,然而当这一刻终于轮到我时我却有些不知所措。我翻遍相册,最后将目光锁定在这张照片上。那是我暑期在新疆大田统计表型时拍摄的,那时我正顶着烈日在田间忙的焦头烂额,周围杂草的尖刺、蚊虫的叮咬让我不堪其扰。但当我一抬头便看见了它,一株向日葵昂首挺立,花期虽已至末尾,但此时仍然比新疆的太阳更耀眼。我想这张图片虽然是我用手机拍摄并未精雕细琢,但也许能代表自然之美,能代表我们向日葵的研究价值,也能纪念我们研究时走过的路——路上虽然坎坷,但结尾总能看见希望,最后也能结出丰满的果实。
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